流体机械毕业论文设计说明书-

( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)目录摘要41 前言61.1 毕业设计主要内容61.2 毕业设计预期目标61.3 设计的目的和意义61.4 设计的主要任务62 叶轮的水力设计82.1 泵在设计点的运行参数82.2 泵主要设计参数和结构方案的确定92.3 叶轮主要参数的选择和计算112.4 叶轮的绘型162.5 叶片绘型242.6 绘制叶片木模图272.7 作叶片进、出口速度三角形293 压水室的水力设计303.1 压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理303.2 涡室的设计和计算324 吸入室的水力设计394.1 吸入室的介绍及作用394.2 半螺旋吸水室的计算395 结构设计435.1 技术设计总图初定435.2 主要零件的选择436 泵轴的强度校核456.1 近似计算转子部件的质量456.2 计算叶轮径向力476.3 计算轴套的质量486.4 计算在各种载荷下轴所受到的力486.5 计算叶轮不平衡质量所产生的离心力Fc496.6 强度校核497 结论51总结与体会52谢辞53参考文献54摘要本设计是根据给定设计参数完成150S-50 双吸离心泵水力及结构设计。主要包括叶轮、蜗壳、吸水室的水力设计和泵的结构设计。确定出叶轮的几何参数，绘制并检查叶轮轴面投影图，采用方格网保角变换法完成扭曲形叶片绘型。利用数字积分法，根据蜗壳内速度矩守恒，确定出蜗壳八个断面参数，并进行绘型。同样对吸水室进行水力设计计算并绘型。最后对双吸泵进行结构设计，绘制了装配图和部分零件图，并对轴进行了强度校核计算。关键词：双吸泵、叶轮、蜗壳、水力设计、结构设计AbstractAccording to the design parameters at the given point, this paper accomplished the design of the double-suction pump. It mainly contained the of the impeller ,volute casing and structural of pump,structural design of the pump. Based on the resolution method of design of the pump, author obtained the geometric parameters of the impeller. Then author projected and checked the cross-sectionof impeller, drew the cylindrical blade using methods of grid square conformal transformation. On the basis of constant velocity moment, author calculated parameters of cross-section of volute using digital integral method. Author also drew the spiral curve and diffuser of volute casing. Finally, the structural of the double-suction pump was designed and assembly drawing component graphics were drew. In addition, this program checked strength of the pump shaft.【Key words】：double-suction pumps；impeller；volute casing；structuraldesign1 前言1.1毕业设计主要内容本次毕业设计为根据给定设计参数完成双吸离心泵150S-50 水力及结构设计（主要包括叶轮、 压水室、吸水室的水力设计计算） ，并完成双吸泵总装图的绘制。该双 吸泵在设计点运行参数如下 ：扬程 H 50m ， 流量 Q 160m3 / h , 转 速n 2950r / min ，效率79% 。必需空蚀余量 (NPSH)r5.5m；抽送介质为温度小于 80C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。1.2毕业设计预期目标完成毕业设计任务书要求的内容，达到毕业设计的要求。 说明书不少于 10000字，应包括目录、中文关键词、正文、参考文献。完成叶轮、压水室水力设计图、吸水室水力设计图各一张，泵装配图一张。完成3000 字专业文献英译汉。1.3设计的目的和意义毕业设计是本科四年的最后一个教学环节，也是相当重要的一个环节。它是为我们在将来做好工作奠定基础。我们在毕业设计过程中将应用自己所学的知识，培养解决问题和分析问题的能力，使理论知识与实际问题联系起来。这一过程不仅锻炼我们的创新能力，也要求我们了解并及时掌握本行业发展新动态、新方法和新理论。1.4 设计的主要任务（ 1）叶轮水力设计，进行叶片绘型；（ 2）压水室水力设计，进行压水室绘型；（ 3）吸水室水力设计，进行吸水室绘型；（ 4）完成总装图的绘制；（ 5）轴的强度计算；（ 6）在指导教师指导下完成设计说明书及3000 字专业文献英译汉。2 叶轮的水力设计叶轮是离心泵的重要过流部件，水流在进入叶轮之前，其流动方向大体平行于叶轮轴心线，水流在叶轮中能量增加后，以大体垂直于叶轮轴心线的方向离开叶轮。离心式叶轮通常由前盖板、后盖板，以及它们之间的叶片组成。两相邻叶片和前后盖板的内表面形成了若干个叶片流道，也就是水流流经叶轮的通道。在给定了叶轮的设计参数及设计点的流量、扬程、转速之后，在设计叶轮时，首先要确定叶轮全部几何参数，它们指叶片数Z, 叶轮半径 R2 ，出口宽度 b2 ，叶片出口安放角2 ，叶片出口的排挤系数2 ，以及叶轮吸入口直径D0 。在确定这些几何参数时，常用的办法有三个：（ 1）相似换算法：选一个性能符合要求，比转速与待设计叶轮比转速相等的叶轮，将其放大或缩小。（ 2）速度系数法：已有专家在大量统计基础上将优秀叶轮的上述几何参数写成泵的比转速函数，这些函数一般以曲线形式给出，设计时可以根据待设计泵的比转速，通过查曲线，确定待设计叶轮的几何参数。这一方法的关键在于所用速度系数资料是否先进，如所用速度系数资料确能反映优秀叶轮的几何参数与比转速的关系，就能较快的设计出性能良好的叶轮。此方法实质是一种广义相似计算。（ 3）解析计算法：此方法创新性明显，所用数学理论基础较深，因此工作量大，设计周期较长，有时有风险。目前，这一方法的发展趋势为确定一设计目标，如降低泵的某种损失或使得拖动电机功率最小等等，然后通过编程计算优化全部叶轮几何参数。此次设计以第二种速度系数法来确定离心泵叶轮的全部几何参数，然后绘制并检查叶轮轴面投影图，再以方格网保角变换法绘型扭曲形叶片。2.1 泵在设计点的运行参数双吸离心泵流量 Q160m3 / h ,转速 n2950r / min ，扬程 H50m ,效率79% ,必需空蚀余量 (NPSH)r5.5m输送介质为温度小于80C 的清水或物理、化学性质类似于水的其他液体。2.2 泵主要设计参数和结构方案的确定确定泵的进出口直径（ 1）泵的吸入口直径：泵的吸入口直径由合理的进口流量确定，泵吸入口的流速一般为 3ms左右，从制造方面考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力；而为提高泵的抗汽蚀性能，应减小吸入流速。综合考虑：初定vs 3m/ s则吸入口径 Ds4Q40.044vs0.137m3.14 3考虑到泵进口法兰直径，圆整Ds150mm4Q反算进口流速 vs2.51m / s 与初选流速相差不大。Ds2（ 2）泵排除口直径：对于低扬程泵，可取与吸入口径相同；对于高扬程泵，为减小泵的体积和排除管直径， 可使排除口径小于吸入口径。 这次设计扬程 H=50m，故初选出口直径比吸入口直径小的标准值 Dd 100mm 。泵转速的确定及电动机型号确定泵转速应考虑下面因素：（ 1）泵的转速越高，体积越小，重量越轻。因此，应尽量选择高的转速。（ 2）转速与比转速有关，而比转速与效率有关。因此， 转速与比转速、效率综合起来考虑。（ 3）确定转速应考虑原动机种类和转动装置。通常优先选取电动机直接连接传动，由参考书 2 及泵给定转速 n2950 r / min ,选取极对数P=2，同步转速为3000rmin 的异步电动机。电动机带负载后的转速应小于同步转速，通常按2%的转差率确定电动机额定转速。因为电动机的转速比额定转速低，所以电动机需要配一个增速装置，可选用变频调速器。电动机传动方式：通过联轴器直接与泵轴连接传动。（ 4）提高泵转速受汽蚀性能条件的限制。2.2.3 计算泵的比转速 ns3.651603.65nQ / 229502360085ns33H 450 4计算得：ns =85汽蚀验算必需空蚀余量 (NPSH)r5.5m由 1P 90 表 3 2 查得 C=780所以：33Ch 4780 5.54汽蚀允许转速： nr3345 (r / min)5.62Q/25.6216036002选定的转速 n2950 r / min 低于 汽蚀允许转速 n3345r / min ， 满足要求。估算泵的效率、功率由于水力效率h 很难精确计算，以及给出了设计的总效率79% , 所以先分别计算或估算机械效率m ，容积效率v ，最后由总效率计算出水力效率。（ 1） 机械效率（ 2）容积效率（ 3）水力效率考虑到采用提高泵的表面光洁度来减小圆盘摩擦损失以提高效率，因此可以在制造过程中对泵的表面质量进行控制。(4) 轴功率27.57 33.084kw计算功率 N KN 1.2（工况变化系数 K=1.1 1.2 ）由此确定选用 Y200L2-2电动机 , 功率 37KW,转速 2950 转分 , 工作电压 380V,工作电流 69.8A, 功率因数 0.89 。2.3 叶轮主要参数的选择和计算泵的直径应按强度和刚度及临界转速条件确定因为扭矩是泵最主要的载荷。开始设计时首先按扭矩确定泵轴的最小直径。同时根据所设计泵的具体情况，考虑影响和临界转速的大概的因素。可做粗略修改，并圆整取为标准值。M N3N9.55333.084107.1N m9.55 10n102950按钮矩计算轴径的公式为：dM N3107.10.025m31050.20.2343取联轴器处 d0.03m轮毂处轴径 db0.042m（注：泵轴材料选用普通优质碳钢。选343 105 N / m2 ）。叶轮进口直径 D0 的确定叶轮进口直径 D0 与进口速度有关，从前限制进口速度v0 一般不超过3 4ms.认为进一步提高叶轮进口流速会降低泵的抗汽蚀性能和水力效率。实践证明：泵在相应增加进口 v0 很广的范围内运转时，能保持水力效率不变，所以如果所设计的泵对抗汽蚀性能要求不变，可以选较小的D0 以减小叶轮密封环的泄露量，以提高容积效率。决定叶轮内水力损失的是相对速度的大小和变化，所以应该考虑泵进口相对速度的影响，通常在叶轮流道中相对速度扩散的，即w1w2 。这样从减小进口相对撞击损失的流道中的扩散损失考虑。都希望减小w1 ，若假定 w1 最小，可推出计算叶轮进口直径的公式进口当量直径：Dek0 3 Q / 24.4 3 0.0220.086mn2950（ k0 =4.0 5.0兼顾效率与汽蚀）轮毂直径： dhdb (1.21.4)0.042 1.4 0.0588m取 dh60mm所以叶轮进口直径：D0D e2dh 20.08620.0620.1048m取 D0 104mm叶轮出口直径 D 2 的计算叶轮外径 D2 和叶片出口角2 等出口几何参数，是影响泵扬程的最重要的因素。另外，是影响泵扬程的有限叶片数修正系数也与D2 和2 及叶片数等参数有关。可见影响扬程的几个参数之间有互为影响，因此，必须假定某些参数为定值的条件下，求解叶轮外径。因为压水室的水力损失和叶轮出口的绝对速度的平方成正比。为了减小压水室的水力损失，应当减小叶轮出口的绝对速度。因此，在满足设计参数下使叶轮出口绝对速度最小作为确定D2 的出发点。由此可推出 D 2 的计算公式为：D2kD 23Q / 2nkD29.35(ns )10019.35 ( 8512) 210.14100D2kD 23 Q/210.14 3 0.0220.199mn2950取 D2 202mm叶轮出口宽度 b2 的计算和选择ns55kb2 0.64()60.64 (850.599100) 6100取 b2 13mm叶片数的选择叶片数对泵的扬程、效率、汽蚀性能都有一定的影响。选择叶片数时，一方面考虑质量减少叶片的排挤和表面的摩擦；另一方面又要使叶轮流道有足够的长度，以保证液流的稳定性和叶片对液体的充分作用。根据以往优秀叶轮的叶片数我取 Z=6。精算叶轮外径 D 2叶轮外径 D2 是叶轮最主要的尺寸，故需要精确计算。方法是以基本方程式为基础，从理论上讲是比较严格的，但选其中有用的水力效率，有限叶片修正系数，也只能用经验公式计算，实践证明：精确计算的数值基本可靠的。由基本方程式：由出口速度三角形所以 HTu2 (u 2vm2)u1vu1gtg 2g整理后得： u22vm2u2u1vu1 gH T 0tg 2解上面 u2 的一元二次方程得：60u2由 u2 可以求得 D 2n离心泵一般是选择适当的2 角，精算 D2 。（ 1）叶片出口安放角 2一般在 1640 范围内，通常选用 20 30 。对高比转速泵2 可以取小些，低比转速泵可以取大些。但是根据以往优秀叶轮的设计参数，这里取228（ 2）求叶片出口排挤系数，需要缺点叶片厚度2 ，轴面截线与轴面流线的夹角取290 。叶片厚度叶片厚度计算，为了加强抗汽蚀性能，叶轮叶片的材料选用铸铁，其密度7.3 103 kg / m3 。叶片出口边厚度：2kD2H i1 4.3 0.20250 +1 3.51mmZ6则取叶片进口边厚度为3.5 mm，出口边厚度为4 mm。其中： k- 经验系数，与材料和比转速有关，这里取K=4.3D2 叶轮初定外径H i 单级扬程Z叶片数具体精算 D 2 需一次次逼近计算，可以用计算机编程计算， 本次设计采用 EXCEL表格计算。第一次逼近计算时所用的D2 由前面粗算出的D2 。如果求得的D2与假定的D2 不同，刚同一个方程对应两个不同的D 2 ，说明求得的D2 是建立在不正确的基础上。这种情况下，需用求得的D2或任何假定一个D2 ，按上述步骤重新进行计算，直到求得的D2 与假定的 D2 相同或相近为止。这里将所需要的几个初始数据计算于下：（ 1）理论扬程H TH5056.5mh0.885（ 2）叶片修正系数 P(0.650.85)(12 )0.85(1 28 ) 1.256060SsR0.061 0.0710.00433m2i所以： Pr221.250.1012ZS6 0.004330.491（ 3）无穷叶片数理论扬程：H TH T (1P)56.5 (10.491)84.24m ，在每次计算中都可以认为HT 不变。计算结果：2.4 叶轮的绘型叶轮是影响离心泵性能的主要零件。因此，准确的绘型是保证叶片形状的必要前提。叶轮各部的尺寸确定之后，可画出叶轮轴面投影图，绘图时，最好选择ns 相近、性能良好的叶轮图作为参考，考虑设计泵的具体情况加以改进。轴面投影图的形状十分关键，应经过反复修改，力求光滑通畅，同时应考虑到：1）前后盖板出口保持一段平行或对称变化：2）流道弯曲不应过急， 在轴向结构允许的条件下，以采用较大的曲率半径为宜。这里设计的叶片为扭曲叶片，形状较为复杂，所以采用保角变换法来绘型。具体步骤参见 1 。绘制轴面投影图（ 1）取 12 dh ，做轴心线 00 的平行线 DEdh30mm。2（ 2）做轴心线 00 的垂线 0B，使 OB 21 D 2103mm 。（ 3）参照比转速相近的水力模型，以适当的半径r 做圆弧 , 分别与 DE 和 OB相切，即得叶轮后盖板的初步轮廓线。（ 4）过 B 点做轴心线 00 的平行线，并使 FB=b2 。（ 5）做轴心线 00 的平行线 GH，使 GH距轴心线的距离为 D20 。（ 6）以 JK 线上相应点为圆心，以 b21 为半径作圆，使之与叶轮后盖板轮廓线相切。（ 7）参考相似的水力模型做叶片的轴面投影图。图 2.1初步绘制叶轮轴面投影图轴面投影图的检查轴面投影图画出之后，必须检查流道面积是否合理化。如果流道面积无规律变化，则要产生局部旋涡，增大损失。检查步骤如下：(1) 在轴面投影图流道内做 810 个内切圆。内切圆个数越多，检查的精确度越高。将这些内切圆圆心用光滑曲线连接起来，便是叶轮流道中心线。(2) 连接相应的圆心与前后盖板的切点，如图 2.1 中三角形 AOB，将三角形中垂线 OC三等分。 F 点即为三角形的重心，分别过A，B 点做 AO，BO垂线，交于 D点，以 D 点为圆心， DA长为半径画弧，弧AB 即为轴面液流过水断面形成线，可以近似认为弧 AB的形心与三角形 AOB重心重合。设弧长 AB为 bi ，弧 AB绕叶轮轴心线一周所得轴面液流过水断面面积可用bi 和他的行心到叶轮轴心线距离r i 与 2 的乘积来表示。即： Fi 2 AB OAOB 2 (AB OA)33(3) 依次量出各计算点过水断面形成线与流道中线交点Fi 到叶轮进口中点的曲线距离 L1 , L2 , L3 、 Ln 。并分别按上述方法计算出 Fi2 ri bi 。、(4) 如果比转数比较小，则在流道中线上取 l1 、l 2ln , 各相应点的内切圆半径 r 0 、r 1 、r 2r n ，内切圆圆心距轴心线的距离为r0 、r1 、r2rn ，按 Fi4 ri r i计算各相应点的过流面积。表 2.1轴面流道面积检查计算表数据 Rc形成线 b面积 F流道中线 Li进口41225664.560.00147.3421.66421.5823.48254.92206897.9533.59363.07187129.4342.43474.04167439.5453.47583.58157873.2463.02693.12148187.1172.58出口103138408.9282.47(4) 作出 FL 曲线图 2.2叶轮过流面积检查F-L 曲线作中间流线图 2.2叶轮过流面积检查F-L 曲线一元理论假设流动是轴对称的，即每个轴面上的流动是相同的。在同一过流断面上轴面速度相等，做流线就是将每一过流断分成几个面积相等的单元面积。反映在轴面投影图上就是这些流线将过流断面形成线分成若干小段，而每段长度和其形心到叶轮轴心线距离与2的乘积相等。图 2.3初步划分中间流线图三条流线将过流断面形成线分成两部分b1 ， b2 ，而b1 ， b2 形心到轴心线距离分别为Rb1 ， Rb 2 。得： 2 Rb1b12 Rb 2 b2或 Rb1b1Rb2b2作中间流线时可以随手勾画出流线的形状，然后进行验算。在同一过流断面上分成的每一单元过流断面面积都相等。否则，重新修改流线形状，直到面积相等为止。当过流断面形成线被分成几部分后，这些小段曲线与直线相近，检查时可以近似的取每一小段弧线的中心点作为该小段的形心。在作中间流线过程中，要想在同一过流断面上分成几个绝对相等的面积是可能的，但是这样工作量太大，因此在作中间流线过程中，允许在同一过流断面上分成若干个有一定误差的断面。一般允许误差不得超过在同一过流断面上各小段面积的平均值的3%。进口边流线 , 适当延长之后使之与轴线平行。按每个圆环面积相等确定分点。本次设计分成 2 个小流道，则进口分点半径为：n=2i012Ri (mm)3042.4552最后根据计算数据得表 2.2划分中间流线面积检查计算表过流断面Ri （mm）Bi （mm）2误差Fi （ mm）148.329.782967.741237.6212.512955.530.41%151.499.843181.832242.4511.933180.370.05%157.549.513436.453251.5910.693463.40-0.78%165.078.823604.204262.719.073571.940.90%172.388.053659.105271.788.153673.84-0.40%180.067.673856.306279.597.733863.65-0.19%187.857.253999.817287.417.344029.18-0.73%195.626.844107.388295.246.934144.88-0.91%图 2.4确定中间流线后的流道图计算出口速度出口圆周速度：D2n3.14 0.206 2950u231.8m / s6060出口轴面排挤系数：k21 Z 21 (ctg2 ) 21641 ( ctg28 )20.92D2sin23.14206sin90出口轴面速度：vm2Q / 20.02222.96m / sb2k2 v0.2063.140.0130.92 0.97D2出口圆周分速度：vu 2H T g17.43m / su2无穷叶片出口圆周分速度：vu 2H Tu2g25.88m / s作叶片进口边计算并计算叶片进口速度叶片进口边在平面上的投影在一个轴面上的为好。但是也可以不在一个轴面上，在叶轮的轴面投影上作叶片的进口边，应尽量使叶片进口边之间的几条流线趋于相等。进口边和流线夹角最好是直角。叶片进口边轴面投影的形状，从铸造角度出发，最好为一直线或是有一曲率的圆弧。叶片进口边向吸入口方向适当延伸，以提高叶轮的抗汽蚀性能，并能使泵性能曲线上出现驼峰的可能性减小。并要求所做的进口边应使前后盖板流线长度不能相差太大，否则易产生二次回流。作图时应该考虑以上的综合因素，并参照比转速相近的模型，作出出口边。计算叶片进口速度步骤和计算过程如下：(1) 作叶片进口边(2) 计算各流线的进口速度u1 AD1A n0.106 2950 3.1416.36m / s6060u1 BD1B n0.0919829503.14606014.20m / su1CD1Cn0.078229503.1412.07m / s6060A 流线：F1A2RAA23.140.042190.02230.00591B 流线：F1B2RBB23.140.045020.0220.00622C流线：F1C2 RCC23.140.04763 0.021580.00645（ 3）计算各流线的相关参数A 流线各相关参数先取 k1A 0.821A1A1A17.45.623k1 A 1Z 11 ( ctg1A )2D1Asin1A163.50.82ctg 2323.14 106 1()B 流线各相关参数先取 k1B 0.821B1B1B19.46.626k1B1Z11( ctg1B )2D1Bsin1B163.50.8291.98 1 ( ctg26 ) 23.14sin65C流线各相关参数先取 k1c0.821C1C1C22.87.230k1CZ11ctg1C)21(D1Csin1C163.50.82ctg3023.1478.2 1()一般来说，应该采用正冲角，能够减小排挤，增大过流能力，减小叶片弯曲，增加叶片进口过流面积，且采用正冲角，在设计流量下，液体在叶片进口背面产生脱流。因为背面是叶道的低压侧，在这里形成的旋涡不容易向高压侧扩散，因而旋涡是稳定的、局部的，对汽蚀影响较小。采用正冲角，还能改善在大流量下的工作条件，即泵在大流量下运转，则应选较大正冲角。2.5 叶片绘型所谓叶片绘型就是画叶片，为此，应该在几个流面上画出流线（叶片骨线） 。然后按一定规律把这些流线串起来，变成了无厚度的叶片。画叶片有两种方法，作图法和解析法。流面是一个空间曲面，直接在流面上画流线，不容易表示流线形状和角度的变化规律。因此，要设法把流面展开成平面，在展开的平面上画流线，然后，在展开图上画出流线，按预先作好的记号，返回到相应的流面上。通常这种作图，是借助特征线利用插入法进行的。下面介绍保角变换法绘型原理步骤。绘型原理：在一流面上，其上有一条流线。用一组夹角为 的轴面和一组垂直轴线的平面去截流面，使之在流面上构成小扇行格网，并且令小扇行的的轴面流线长度 s ，和圆周方向上的长度 u 相等，即 s = u 。当所分的这些小扇行足够小时，则可以把流面上的曲面扇行，近似看作是平面小正方形。流面上的小扇行从进口到出口逐渐增大。所谓保角变换，顾名思义，就是保证空间流面上流线与圆周方向的角度不变的变换。在平面上的展开流线只要求其与圆周方向上的夹角和空间流线的角度对应相等。展开流线的长度和形状则于实际流线可能不相同。因此只在相似，而不追求相等，可以设想把流面展成圆柱面，然后把圆柱面沿母线切开，展成平面。由此可见，空间流线穿过流面上小扇行，将扇行两边分别切成两段，相应的流线在平面方格网上，把正方形两边分别切成正比例的两段，由相似的关系，则对应的角度相等，即保持角度不变。设计叶片和上述相反，是把在平面展开图上绘制的流线，利用特征线，保持角度不变，变换到（平面和轴面投影）上。因为所有绘制扭曲叶片的方法，均适宜绘制圆柱叶片，故以扭曲叶片为例进行叙述。（ 1）沿轴面流线分点分点的实质就是在流面上画特征线，组成扇行格网。因为流面可以用轴面图和平面图表示，因此，分点在轴面图上沿一条流线（相当于一个流面）进行。流面是轴对称的，一个流面的全部轴面流线均相同，所以只要分相应的一条轴面流线，就等于在整个流面上绘出了方格网。流线分点的方法很多，现在介绍两种：a). 逐点计算法：u2 r360式中：任取的两轴面间的夹角，一般取= 3 5 ，取的度数越小，分的点就越多；r 流面上的扇行中心（轴面流线两分点中间）的半径。分点的方法是叶轮出口，沿轴面流线任意取，量出s段中点的半径r ，按照u2 r 计算u 。如果算得的u 等于预取的s ，分点是正确的。若u 不等360于s ，重新取s ，再算u 知道两者相等。继之，从分得的点起分第2、3、 点。这种方法的缺点是容易产生积累误差。b).作图分图法在轴面投影图旁，画两条夹角等于的射线。这两条射线表示夹角为的两个轴面。与逐点计算分点法相同， 一般取=3 5 。从出口开始， 先试取s ，先试取s 。若s 中点半径对应的两射线间的弧长u ，与试取的s相等，则分点是正确的，如果不等就逐次逼近，直到s =u 为止。第 1 点确定后，用同样的方法确定第 2、3、4 点。当流线平行轴线时，u 不变，用对应的s 截取流线即可。各流线用相同的分点。（ 2）画展开流面（平面方格网）并在其上绘制流线因为保角变换法绘型是基于局部相似，而不追求局部相等，所以几个流面可以用一个平面方格网代替。方格网的大小任意选取，横线表示轴面流线的相应分点，竖线表示夹角为对应分点所用 的轴面。而后在其上绘制流线，通常先画中间流线。流线在方格网的位置应该与相应轴面流线分点序号相应。进出口角度应与预先确定的值相符，包角大小可以灵活掌握。型线的形状极为重要，不理想时，应坚决修改。必要时，可改变叶片进口边的位置，包角的大小等。（ 3）画轴面截线用轴面（相当于方格网中的竖线）去截这五条流线，相当于用轴面去截叶片，所截五点的连线、是一条轴面截线，把方格网中的每隔一定的角度的竖线和三条流线的交点，对于应编号 1、 2、 3、 4 的位置，用插入法分别点到轴面投影图相应的五条流线上，把所得的点连成光滑的曲线，就得到叶片的轴面截线。轴面截线应该光滑，按照一定规律变化。轴面截线和流线的夹角 最好接近 90，一般不要小于 60。（ 4）叶片加厚方格网保角变换绘型；一般在轴面投影图上按照轴面截面所得的轴面截线为骨线向两边加厚，或认为是工作面向背面加厚。沿轴面流线方向的轴面厚度sm 按照下式计算：式中 S流面厚度；真实厚度。可按流线长度（如轴面截线）给定。通常，最大厚度在离进口为叶片全长1312 处。进、出口部分应量减薄。一般小泵叶片进口流面厚度（或根据工艺允许的真实厚度算的流面厚度）约为了2mm , 最大厚度为4 5mm。给定了真实厚度之后，可以列表计算各点的轴面厚度Sm.其中的角从方格网展开图上的对应点量取，角从轴面投影图上轴面截线对应点量取。其它流线的厚度可以类似算出，小泵各流线可以取相同的厚度，大泵应考虑拔模，从后盖板向前盖板厚度递减，因为叶片通常向后盖板方向拔模。图 2.5流面展开方格网和叶片厚度变化规律表 2.3叶片加厚计算表轴面0S (mm)3.503.693.884.004.004.004.00 a23.0023.3023.3023.3023.3028.00 28.00A（）流cosa0.920.920.920.920.920.880.88线ma=Scosa(mm)3.804.024.224.354.354.534.53 b26.0027.9027.9027.9027.9028.00 28.00B（）流cosb0.900.880.880.880.880.880.88线mb=Scosb(mm)3.894.174.394.534.534.534.53C c（）29.0031.8031.8031.8031.8028.00 28.00流cosc0.870.850.850.850.850.880.88线mc=Scosc(mm)4.004.344.564.714.714.534.532.6 绘制叶片木模图绘制步骤：（ 1）在叶片的轴面裁剪图上， 做垂直于叶轮线的垂线 11，22 ，这些垂线实际上就是一些垂直于叶轮轴心线的平面，通常称为割面或者等高面。它们与叶片的交线就是叶片的木模截面。如果从叶轮入口方向看，叶轮为逆时针方向旋转。我们就把叶片工作面的木模截线画在平面投影图的右侧，把背面的木摸截线画在投影图的左侧。本次设计的叶轮为逆时针方向旋转，直线 1 1， 2 2 是等距离的，但也可以不是等距离。看设计者的需要而定，叶片扭曲较大处距离可以取小一些。（ 2）以 O 点为圆心作叶轮外圆，并在其中做中心角为 的轴面投影线 0、 。（ 3）将沿后盖板处的叶片工作面，背面与后盖板的交线，以及前盖板处的叶片工作面与前盖板的交线投影到 0 点垂直线的左部，又将沿前盖板处的叶片工作面，背面与前盖板处的叶片工作面与后盖板的交线投影到0 点垂直线的右部，于是便得到叶片的内外极限轮廓曲线。它们与叶片的入口和出口边在平面图上投影。就绘出了制造叶轮叶片木模的外围线。（ 4）作模型截线：在叶片的轴面投影图上，3-3 割面截叶片背面的0、轴面截线于a、b、c 三点，它们到轴心线距离分别为Ra , Rb , Rc 在平面投影图上以 0 为圆心，以 Ra , Rb , Rc 为半径画弧交于0、轴面投影线于a、b、c 三点，将 a、b、 c 三点光滑连接，就可以得到割面 1 1 截叶片背面的模型截线。同理：可作出其它各条模型截线，这样就完成了叶片木模图的绘制。图 2.6 叶片木模图（ 注：在制造叶轮模型时，常常直接利用叶片木模裁剪图，因此，应在箔尺上量取叶片裁剪图的尺寸，如果没有箔尺，铸铁叶轮的所有尺寸应该加1% 1.5%作为收缩量。钢和铜的叶轮应该加2.5%作为收缩量。）2.7 作叶片进、出口速度三角形在前面的设计计算中，得到了各流线上的叶片的进出口流速，轴面流速，圆周速度，以及叶片的进出口液流角或出口角，加之叶片出口的圆周分速度，则可以作出进出口速度三角形。图 2.7叶片进出口速度三角形3 压水室的水力设计吸水室位于叶轮之前，压水室位于叶轮之后，它们一起构成泵的过流部件，因为吸水室和压水室是固定的过流部件。一般不引入相对速度来研究其流动。通常所说的压水室是指螺旋型的压水室，环型压水室和导叶体的总称。获得能量的水流沿叶轮圆周流出后，将进入泵的压水室。压水室是泵不可缺少的重要过流部件，其设计、制造水平高低，对泵的性能，特别是泵的效率指标和 H-Q 曲线形态，有十分明显的影响。根据泵的用途不同，泵的压水室有不同的结构形式，但它们的基本功能则是相同的：收集从叶轮中的来流，将水流送到泵出口或下一级叶轮入口；水流在叶轮出口处绝对速度比较大，在低比转速叶轮中尤其是这样，水流在压水室出口的平均速度将显著下降，这种将水流的部分动能转化为压力能的结果，将使水流在泵出口管路中的水力损失减小。应该指出，由压水室排出的流量，在设计点，应当是用户给定的设计流量，而不是考虑了容积损失后引入的理论流量。此外，由于压水室是静止部件，设计中也不引入相对速度的概念。单级单吸及单级双吸泵中主要采用压水室为螺旋形压水室，多级泵中则采用径向或流道式导流器及空间导叶。螺旋形压水室具有适应性强，效率高，高效区宽的优点，其主要不足是过流内表面难以机械加工。螺旋形压水室由一段面积不断增大的螺线管（蜗壳）和一扩散管构成。水流在压水室中流动时，如果作用于水流的外力对叶轮轴心线的力矩为零，水流将因惯性而实现自由流动，这时水流在压水室中的水力损失为最小。压水室的内表面的几何形状应保证水流实现这一流动的要求。在作用于水质点的外力对泵轴心线力矩为零的条件下，压水室中水流速度将有特殊的分布规律，这一规律可以由动量矩定理获取。由此得到重要结论：水流对泵轴心线的力矩为零时，蜗壳中水流的速度矩为常数。因此，不论蜗室在轴断面上形状如何，都必须保证在设计流量下水流速度分布符合这一要求。3.1 压水室的作用及螺旋型压水室作用的原理压水室的作用（ 1）收集从叶轮流出的液体，并输送到排除口或下一级叶轮吸入口。（ 2）保证流出叶轮的流动是轴对称的，从而使叶轮内具有稳定的相对运动，以减小叶轮内的水力损失。（ 3）降低液流速度，使速度能转换成压能。（ 4）消降液体从叶轮的流出的旋转运动，以避免由此类造成的水力损失。压水室的种类有三种，相互比较，螺旋形压水室有以下优点，压水室的流动比较理想，适应性较强，高效率范围宽。因此螺旋形压水室为泵压水室的首选的考虑对象，但其流道不能机械加工，尺寸形状。表面粗糙只能靠铸造来保证，所以要保证螺旋形行压水室的形状的设计质量铸造及工艺设计质量是关键。叶片式压水室一般可以单独制造，并可以进行机械加工，